隨著水資源短缺問題日益嚴峻,污水處理及其再生利用已成為實現(xiàn)水資源可持續(xù)管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在胡洪營教授的專題PPT分享中,重點探討了基于“水征分析”的污水再生處理工藝診斷與優(yōu)化方法,為提升污水處理效率與再生水水質(zhì)安全提供了系統(tǒng)的科學(xué)框架與技術(shù)路徑。
一、污水處理及其再生利用的時代背景與挑戰(zhàn)
當(dāng)前,全球范圍內(nèi)水資源供需矛盾突出,污水再生利用是緩解這一矛盾的重要途徑。傳統(tǒng)污水處理工藝往往側(cè)重于污染物的去除,對再生水的水質(zhì)特性(即“水征”)關(guān)注不足,導(dǎo)致再生水在回用于工業(yè)、市政、生態(tài)補水等不同場景時,存在水質(zhì)適配性差、處理成本高、工藝運行不穩(wěn)定等問題。因此,如何精準(zhǔn)診斷現(xiàn)有工藝的效能瓶頸,并針對再生水的水征進行優(yōu)化,成為行業(yè)發(fā)展的核心課題。
二、水征分析:從“水質(zhì)指標(biāo)”到“水質(zhì)特性”的認知深化
胡洪營教授在分享中強調(diào),“水征”超越了常規(guī)的化學(xué)需氧量(COD)、氨氮等單一指標(biāo),是一個綜合性的概念。它涵蓋了水的物理、化學(xué)和生物特性,包括但不限于溶解性有機物組成、微生物群落結(jié)構(gòu)、毒性潛能、結(jié)垢傾向、消毒副產(chǎn)物生成勢等。通過系統(tǒng)性的水征分析,可以深入理解污水中特定組分的存在形態(tài)、轉(zhuǎn)化規(guī)律及其對后續(xù)處理工藝和回用安全的影響。這為工藝診斷提供了精細化的“靶標(biāo)”。
三、基于水征分析的工藝診斷方法
工藝診斷是優(yōu)化的前提。胡教授介紹的方法體系強調(diào)“溯源”與“歸因”:
- 全過程水征追蹤:從進水到最終出水,對關(guān)鍵工藝單元(如生化池、膜系統(tǒng)、高級氧化單元)前后的水征進行連續(xù)監(jiān)測與對比分析。
- 效能瓶頸識別:通過分析特定水征組分(如難降解溶解性有機物、抗性基因)在各單元的去除或轉(zhuǎn)化效率,精準(zhǔn)定位工藝鏈條中的薄弱環(huán)節(jié)。例如,可能發(fā)現(xiàn)二級處理對某些新興微量污染物去除有限,或深度處理中的膜污染主要源于特定親疏水性有機物。
- 工藝適應(yīng)性評估:評估現(xiàn)有工藝對進水水征波動的緩沖能力,以及對目標(biāo)再生水水質(zhì)要求的匹配度。
四、面向再生利用的工藝優(yōu)化策略
基于診斷結(jié)果,優(yōu)化不再是無的放矢。胡教授提出的優(yōu)化策略核心是“以終為始”,即根據(jù)再生水的具體用途(如鍋爐補水、景觀用水、地下水回灌)所要求的水征,反向設(shè)計或調(diào)整處理工藝:
- 工藝強化與組合:針對診斷出的瓶頸,引入或強化針對性技術(shù)單元。例如,為增強難降解有機物去除,可在生物處理后耦合臭氧-生物活性炭或特定高級氧化技術(shù);為控制生物風(fēng)險,可優(yōu)化消毒工藝并聯(lián)合膜過濾。
- 運行參數(shù)精準(zhǔn)調(diào)控:基于水征實時或在線監(jiān)測數(shù)據(jù),動態(tài)調(diào)整工藝參數(shù)(如污泥齡、溶解氧、藥劑投加量),實現(xiàn)過程智能控制,在穩(wěn)定達標(biāo)的同時降低能耗物耗。
- 風(fēng)險導(dǎo)向的工藝設(shè)計:將再生水利用的潛在風(fēng)險(生態(tài)毒性、健康風(fēng)險)納入工藝設(shè)計考量,通過水征控制從源頭削減風(fēng)險物質(zhì)。
五、結(jié)論與展望
胡洪營教授的分享系統(tǒng)闡述了水征分析作為橋梁,如何緊密連接污水處理工藝與再生水利用需求。這種方法論推動污水處理從單純的“達標(biāo)排放”向“按質(zhì)供水、按需處理”的精細化、資源化模式轉(zhuǎn)型。隨著在線監(jiān)測、大數(shù)據(jù)分析和智能控制技術(shù)的發(fā)展,基于水征的工藝診斷與優(yōu)化將更加實時、精準(zhǔn)與高效,為構(gòu)建安全、高效、低碳的污水再生利用體系提供堅實的技術(shù)支撐,助力城市水系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展與循環(huán)。